In arrivo il micro laboratorio quantistico che funziona con la luce

(PRIMAPRESS) - ROMA - È in un chip di vetro di pochi centimetri il più piccolo laboratorio in grado di simulare fenomeni fisici quantistici di particolare complessità: a realizzarlo, una collaborazione tutta italiana tra ricercatori del Dipartimento di Fisica della Sapienza, dell’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del CNR (IFN-CNR) e del Politecnico di Milano. Il dispositivo utilizza i fotoni, cioè la luce, per trasmettere i dati e rappresenta un primo passo verso il processore del futuro, che avrà capacità e velocità di calcolo inaccessibili ai computer classici. Ma come funziona questo laboratorio in scala? I ricercatori hanno “disegnato”, grazie alla tecnica di scrittura mediante laser ad impulsi ultrabrevi, un vero e proprio circuito ottico all’interno di un chip in vetro. “Questa potente tecnologia ”, spiega Roberto Osellame, Primo Ricercatore dell’Ifn-Cnr di Milano, “consente di realizzare microprocessori fotonici con un elevato grado di integrazione e con architetture tridimensionali altamente innovative. I fotoni che si propagano attraverso tali circuiti realizzano molteplici interconnessioni, riuscendo a simulare e prevedere il comportamento di sistemi fisici molto più complessi”. Per simulare il comportamento di vari tipi di particelle, i ricercatori hanno “costretto” i fotoni a comportarsi, a seconda delle condizioni sperimentali, sia come bosoni (la classe a cui appartengono i fotoni) che come fermioni (la classe di elettroni, protoni, neutroni). Questo risultato è stato ottenuto nell’esperimento condotto con il gruppo della Scuola Normale Superiore di Pisa. Paolo Mataloni, professore ordinario presso il Dipartimento di Fisica, commenta: “Questo esperimento ci dà la possibilità di comprendere il vero significato e il  potenziale di un simulatore quantistico: non un vero computer quantistico, in grado di risolvere qualsiasi tipo di calcolo, per la cui realizzazione la strada è ancora lunga, ma piuttosto un sistema dedicato alla soluzione di problemi specifici legati a fenomeni fisici particolari, in accordo con l’intuizione del premio Nobel Richard Feynmann secondo la quale solo un sistema quantistico può simulare il comportamento di un altro sistema quantistico.” Con il secondo esperimento, all'interno di un dispositivo detto tritter, tre fotoni identici realizzano la cosiddetta coalescenza bosonica, fenomeno quantistico che si verifica quando due o più fotoni indipendenti, incontrandosi, interferiscono e scelgono la stessa porta in uscita dal dispositivo. “Il tritter potrebbe il mattone elementare di complesse architetture di elementi ottici, vere e proprie reti di interferometri che si sviluppano sulle tre dimensioni dello spazio, finalizzate alla simulazione di fenomeni quantistici ancora più complessi” sostiene Fabio Sciarrino, ricercatore presso il Dipartimento di Fisica.Gli studi sono stati pubblicati sulle riviste scientifiche Nature Communications e Nature Photonics. La ricerca è finanziata da un progetto ERC (European Research Council) Starting Grant: 3D-QUEST (3D-Quantum Integrated Optical Simulation), coordinato da Fabio Sciarrino. I premi Erc, oltre a rappresentare un importante finanziamento alla ricerca universitaria, sono considerati tra i più prestigiosi riconoscimenti internazionali. - (PRIMAPRESS)